碳水化合物广泛分布在细胞生命形式的三个领域，在许多生物学过程中发挥着关键作用4,5,6,7。大自然通常仅通过连接糖基部分就可以提供极大的变化功能。由于它们的重要性，已经致力于获得这些糖和缀合物，以更好地了解其特性，功能和潜在的与疾病相关的角色，并能够发现基于糖的疗法8,9,10。从自然界中提取明显数量的纯样品的困难促使化学家通过合成手段确保大多数糖精。为此，非酶化学糖基化11,12,13,14,15代表了碳水化合物化学的基石，它提供了可靠的途径来组装一系列天然和非天然糖苷实体。但是，与可以使用未受保护的多羟基化糖基供体介导糖基化的酶法不同，具有出色的降压控制16,17的糖基化学剂也不精确，通常需要笨拙的保护策略3，112,13,14,15,15,15，115,14,15 ,，这些并发症在与C-糖基化合物的现有合成途径中突出显示，这是一种平行的碳水化合物类别，其本质上更稀有，但由于在生物学上具有强大的强大且在生物学上具有更大有效的替代性替代药物，在治疗癌症，糖尿病和其他疾病中，O-glycosides的强大且经常具有更大的生物学上有效的替代性，因此变得越来越重要。

　　与酶C-糖基化的高度位点选择性相反（图1A），非酶化化学C-糖基化的最新进展通常需要多步反应序列（羟基保护，官能化和脱螺旋化），涉及精致的对照和/ober trumply Sugrice（涉及精致的反应）（涉及精致的反应）（最大程度激烈的糖）（涉及型原生物）（最大程度地），以含有异构的前体离开组，例如卤化物20,21,22,23,24，酯25,26,27，硫氧化物28,29或硫酮30,31,32，为随后的碳 - 碳 - 碳键型反应奠定了阶段，以提供所需的无蛋白c-Glycosyl deplotection（Fight）。因此，这些方法的实际缺点和效率低下，因此限制了它们在合成糖化学中的使用，并防止在复杂的生物学条件下进一步应用。因此，制定一个制定的制度，该制度可以直接偶联以广泛的糖基化33访问立体纯净的纯C-糖基化合物以及其他水解稳定且具有药物稳定和药物重要的变体（例如S-和SE-GLYCOSIDES）34,35,36 34,35,36以及Glyc-coproteins Glyc-Glyc-Glycoperins。但是，由于与效率，选择性和生物相容性相关的许多挑战，这仍然是未知的。

　　受到生物S-糖基化的报道的启发，其中S-糖基转磷酸酶介导了稳定的S-糖苷链接的形成，使用无保护的核苷酸糖从其天然变体中产生的无保护的核苷酸糖通过区域性化的磷酸化的天然变异形成37,38，我们可以采用生物元素的方法，并理解了偏好的y型均匀的动态，并替代了偏好的动态。（hemacetal）以其循环形式（封盖）的天然糖中的（hemacetal）。这将提供硫糖剂中间体，在合适的条件下，可以在单个手术（糖基化）中与适当的试剂进行立体控制的脱硫交叉耦合39,40,41。就像在自然界一样，暂时生成的活化的糖基供体仍然是无可笑的。但是，对于这种“ CAP和糖基化”策略的成功，必须解决一些挑战。首先，必须区分多个羟基，以确保对半斑的选择性掩盖以形成瞬态硫糖基供体。其次，供体必须充分反应才能参与交叉偶联，而不会在其他羟基位点进行竞争性干扰或反应，否则这将导致不希望的反应和棘手的混合物。在这些复杂的，多羟基化的碳水化合物残基的背景下，控制了这些挑战的挑战。

　　在这里，我们报告了一种金属且无需组的蓝图，该蓝图能够通过在温和光照射条件下与各种电力的基于自由基的交叉偶联与各种电力的基于自由基的交叉偶联来直接对其天然形式的无保护单糖和寡糖进行直接异常功能化（图1C）。这种“帽和糖基化方法”方法消除了对保护组的安装和去除的需求，解决了该领域的持久问题，并提供了一个通用平台，以加速加速碳水化合物，硫糖基和硒糖基化合物，以及高级和stereososelectivity中的O-糖苷。我们还表明，该方案与未受保护的C-糖基蛋白直接合成以类似的生物O-和N-糖基化过程互补的直接化学化学合成。

　　考虑到某些过渡金属对极性羟基抑制的敏感性42，我们试图设计一种无金属方案，该方案利用电子缺陷型烷基硫化物的反应性在光活性上经历溶质化转化39,40,41。我们首先评估了使用 - 葡萄糖1作为模型底物促进区域选择性亲核取代（封码）的反应参数（补充表3）。利用相对于其他羟基单位的异构OH的较高酸度43，检查了各种激活剂（R-LG），以将1转换为其基准稳定的2,3,5,5,6-tetrafluoropidine-4-甲状腺素-4-甲状腺糖苷衍生物衍生物2在弱碱性条件下（图2A）。在存在市售的2-氯-1,3-二甲基咪唑啉二氯化物（DMC）作为激活剂和三乙胺作为碱的情况下，在2 h内，以85％的产率（72％分离产率）和95：5β：α比以85％的产率（72％分离的产率）获得。在我们手中，可以在几个月内将2（白色固体）存储在长凳上的空气中，而无需明显的分解。值得注意的是，该S-糖基供体的C1立体化学无关紧要，因为在随后的步骤中C-C键形成过程中，它将转化为糖基自由基物种（图3A）。DMC的其他类似物（3和4）导致产量明显降低，而其他常用的试剂（例如氯磷盐5）以及2-氯-4,6-二甲氧基-1,3,5,5-5-5-3,5-三嗪（CDMT）和N-甲基甲基 - 甲基 - 甲基 - 甲基 - 甲基（NMM（NMM））的组合失败。

　　将DMC鉴定为最有效的激活剂，我们使用亲核取代条件不仅合成2个，还可以合成一系列未受保护的（杂音）芳基硫葡萄糖苷（6-9）进行比较。为了驱动糖基化，我们在可见光照明下对硫糖苷进行了与丙烯酸酯10的反应。经过对条件进行了广泛的调查（补充表4），我们发现2种经过脱硫C-C耦合，以96％的产率（82％孤立的产率）以96％的产率（82％孤立的产率）和95％α选择性，使用hantzsch ester作为hantzsch ester as yductant，1,4-DiaLo lodiazabycycyl [2.22]，以96％的收率（82％孤立产率）（82％的孤立产率）（82％）（82％）[2.2.2.2.2.2.2.2.2.22]在环境温度下，在蓝色LED辐射下为溶剂（图2B）。据我们所知，该反应是首次成功使用2,3,5,6-二氟吡啶-4-甲状腺糖苷作为化学糖基化的新类糖基供体。

　　相比之下，观察到较差的转化率是用较小的氧化还原活性的S-葡萄糖苷得出的，这些S-葡萄糖苷来自其他较少的电子吸引（杂种）芳基硫醇（6-9），突显了荧光异芳基部分对于照片诱导的交叉偶联的39,40,40,41的重要性。这是由环状伏安法研究支持的，表明2具有最小的负降低势（补充图2-6），这与氧化还原活性杂芳基糖基磺酮30相当。相比之下，不包括光源，汉茨酯或dabco对反应有害，并且改变碱或溶剂导致产量较低。为了通过无可接触式激活来证明“帽和糖基酯”方法的功能，我们表明可以从单个序列中的1产生α-111，而无需隔离S-糖基中间体2。总体步骤效率和产量和产量为64％的产率（64％的产率和52％孤立的产率）提供了先前的化学c糖基化学方法，而不是以前的化学c糖基化方法。

　　进行了实验，以深入了解天然糖激活和交叉偶联的单个过程。如图2a所示， - 葡萄糖1的亲核取代为2,3,5,6-二氟吡啶-4-甲状腺糖苷2，产量为85％（72％分离的产率），超过95：5β：α比率。相反，我们发现，在相同的确定条件下，从 - 乳糖12中获得了44％的产率（30％孤立的产率）和95：5α：β的比率（图3A）。在溶液中，天然糖（1，12）的α和β异构体可以相互转化并存在于平衡中。在经过硫醇进行立体散发亲核位移43之前，每个词素会与DMC单独反应（补充图7）。或者，DMC激活的β异脑中间体的2-OH组可能通过分子内亲核攻击从事邻近组参与，以产生1,2-抗氢种类43，该物种容易受到硫醇核酚的位点选择环裂解的影响。鉴于以少量量检测到β-13，该途径在导致13的反应中可能微不足道。对于其他糖（图4），各种核取代的途径可能受到反应系统中不同量的影响。通过X射线晶体学分析证实了2,3,5,6-tetrafluoropidine-4-甲状腺糖苷的结构（补充信息第7节）。

　　分别以标准的交叉耦合条件与丙烯酸酯的标准耦合条件分别给出11和15，这两者都具有相同的异构选择性感（图3A）。This notably implies that, unlike heterolytic glycosylations, the C1 stereochemistry of the S-glycosyl donor is inconsequential, highlighting the distinct advantage of the present strategy in transforming mixtures of unprotected native sugar isomers, through their thioglycoside derivatives, into stereoisomerically pure glycosides in a streamlined fashion.在另一项研究中，添加外源性（2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基）oxyl（TEMPO）抑制了2至11的光诱导转化（图3B）。高分辨率质谱法（HRMS）分析表明，可以归因于tempo---糖苷加合物16的复合物的形成，提供了证据表明在此过程中产生了足够长的长寿命长糖基（异源）自由基物种。这些过程与基本缺乏透明中间物种（例如糖基阳离子）形成的杂糖基化相反。

　　我们通过紫外线吸收（UV -VIS）光谱法进一步探讨了光诱导的反应（使用2作为模型底物）的性质（图3C）。2和Dabco的独立吸收光谱在紫外线区域揭示了带的带，这两个组件的混合物仅导致一个小的红移，该红移延伸到可见的区域（> 400 nm）。相比之下，汉茨酯的DMSO溶液在可见的区域表现出很强的吸收，但没有观察到hantzsch酯和dabco的混合物观察到明显的变化。2和Hantzsch酯的混合物显示出轻微的茎圆形移位，当将2，Hantzsch酯和Dabco合并在一起时，该降解剂被放大。这些结果表明，汉特斯酯和dabco之间的假定三元复合物的产生44,45，提议吸收可见光并经历碎裂的糖基自由基。

　　此处介绍的研究支持一种机制，如图3D所示。DMC通过DMC对更酸性异常羟基基序的站点选择限额形成了一个激活的离开组，该组在基本条件下受到2,3,5,6-二氟吡啶-4-硫醇的2,3,5,6-二氟吡啶-4-硫醇，由1,3-二甲基二甲基二唑啉-2-hone（DMI）作为dmi（dmi）（由DMI）作为DMI（DMI）。还可能发生在亲核取代之前形成1,2-匿名物种，并且不能完全排除（补充图7）。假定所得的硫糖苷中间体与溶液中的Hantzsch Ester和Dabco相连，提供了一种三元络合物，可以吸收可见光以触发光诱导的电子传递（PET）46。与先前记录的反应39,40,41一致，氟化杂芳基主题的高度亲电性性质使硫糖苷对PET足够充分的氧化还原活性。这提供了二氢吡啶自由度17和自由基阴离子18，它容易产生脱硫片段化，得到糖基自由基物种和2,3,5,5,6-tetrafropyridine-4-4-硫酸盐（在反应混合物中检测到蛋白酶酸）。糖基自由基与亲电交叉偶联伴侣的后续反应，以17的促进，以动力学控制30,47,48的立体选择方式进行，以提供所需的未构造的糖苷。

　　广泛的本地单糖和寡糖可以可靠地转化为完全未受保护的C-血质糖基化合物（图4），通过2,3,5,5,5,6- tetrafluopyridine-4-甲基甲基甲基甲基甲基甲基糖剂，可以可靠地转化为完全未受保护的C-血质性糖基化合物（图4），可以可靠地转化为完全未受保护的C-卵形糖基化合物（图4）。交叉耦合。代表性的例子包括由生物质衍生的单糖（19-21，24），稀有糖（22，23）和非天然 - 葡萄糖（25）构建的吡喃糖苷产物。来自天然来源的更复杂的聚糖还充当有效底物，以良好的效率递送相应的C-烷基糖基化合物（15，26-29）。总体上，观察到了良好的立体控制。

　　除α不饱和羰基化合物外，其他烷烃还被研究为交叉偶联伙伴（图5A）。与生物活性化合物（30、31），氨基酸酯（32），氨基糖（33）和寡肽（34-36）共轭的密集功能化丙烯酸酯和丙烯酰胺是兼容的底物，可访问高度C-糖基化的共轭偶联的固定偶联物和基本酸的含量和基本酸性的含量。这为各种应用提供了一种直接的方法，该方法可以与天然糖（包括基于糖的肽仪的设计）23,28。其他迈克尔受体，例如乙烯基磺基（37），乙烯基膦酸（38）和乙烯基硼酸乙二醇（40）以及较少的亲电乙烯基硅烷（39）和乙酸盐（41）（41）也经过了有效的反应，以提供所需的c-烷基甘油基甘油基甘氨基型的构成组成的组合，可以作为合成的有用。特别是，即使在存在较少激活的烷基取代烷烃的情况下，也发现交叉偶联也可以进行（42）。代谢稳定的伪 - 寡糖49构建块，例如C-糖苷二糖43，具有两个新形成的立体中心，可以快速地组装出完全的立体控制，通过与外核葡萄糖作为激进的接受者的反应。

　　为了展示“ CAP和糖基化方法”方法在确保其他类别的未受保护的糖精方面的多功能性，我们用其他可以作为激进受体参与的亲电试剂代替了烯烃偶联伙伴。使用卤烷烯试剂（图5B），在高异常选择性中成功固定了C-烷基糖基化合物（44）。假定该过程是通过糖基自由基添加 - 还原 - β卤化物消除途径进行的24。C杂化糖基化也可以通过在无酸性条件下与杂烯烯直接耦合来实现，从而在最多电子缺陷的位点选择性地递送未受保护的45-47，这与先前涉及完全保护的乙酰乙酰糖基激素的报告是一致的。我们的杂化方法与先前报道的含氧化氧化氧化氧化氧化氧基的脱氧策略（与天然糖不兼容）互补，该策略涉及预先激活暴露的侵蚀性羟基羟基，然后与HeteroaryAryl Halide 51进行交叉偶联。

　　除了C-糖基化之外，我们还将保护无组的反应歧管扩展到了其他糖固醇（例如硒糖苷）（图5C）和硫代糖苷（图5D）的制备。这些实体与C-糖基化合物一起发现许多应用是天然存在的O-糖类的稳健替代品，因此高度值得期待以高立体化学纯度合成它们的有效方法。通过与二苯胺或二硫化物试剂反应分别可以访问未受保护的Se-糖苷（48、49）和S-糖苷（50-54）52，与以前依赖于依赖于糖基前体的经验准备的方案进行了比较。值得注意的是，50-54仅被分离为α词素（与图2中的亲核取代的β异构体相比）。类似于图1和2中的C-糖基病例。2和4，观察到的48-54的立体化学结果可以通过在过渡态的异源碳处的无键电子对与初始碳的非键值电子对之间的稳定轨道相互作用进行合理化，因为乙酰糖基自由基与电子自由基反应了电子477,48（图3d）。与苯酚的O-糖基化53也可以通过使用碘化碘作为还原40,45的光诱导的交叉偶联条件来实现（扩展数据图1）。

　　在我们在小分子糖基化合物合成中的成功努力的鼓励下，我们试图在合成糖蛋白中测试“帽和糖基化”方案，这些方案介导了许多基本的生物学过程。In nature, glycoproteins are typically formed by linking sugar units to O- or N-containing side chains of amino acid residues serine, threonine or asparagine using glycosyltransferases, such as the attachment of O-linked-β--N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) to serine or threonine residues by O-GlcNAc transferase.但是，这种糖基化可以通过细胞内糖苷酶逆转，这种写入和练习酶动态过程使探测糖蛋白的生物学功能变得具有挑战性。在这种情况下，化学方法的产生不可裂解的糖蛋白（例如C-糖基蛋白）为系统地研究糖蛋白功能提供了替代和有希望的策略。然而，蛋白质的翻译后化学糖基化，尤其是通过直接异构官能化将糖单位的附着在蛋白质上，在合成碳水化合物和蛋白质化学中基本上未探索54。这可以归因于缺乏稳定但充分反应性的合适的未保护的糖基前体，以及对生物相容性条件的严格要求，包括水兼容性（抑制了杂化化学化学糖基供体），能够对生物构造和低反应性的生物效率保持不破坏性，而对生物的反应性均具有对生物效果的不良效果。由于汉茨施酯在必要的水性介质中的不溶性，因此，光诱导的交叉耦合条件是基于在2,3,5,5,5,6-tetrafluopyridine-4-甲状腺苷 - 硫代糖苷和bis（catecholato）（catecholato）Diboron（catecholato）Diboron（b2cat2）中的2,3,5,5,6-二氟吡啶-4-甲状腺素-4-甲状腺素-4-甲状腺素-4-甲状腺素的形成。

　　在确定了最佳条件（500等等的B2CAT2，4°C，1 H，1 H，pH 8.0中的Tris缓冲液中），如图6所示，选择了三个哺乳动物糖蛋白糖（-mannose，-mannose，-galactose和-galactose和-galactose和 - 乙酰乳糖糖和N-乙酰葡萄糖）与Dehydroaalanine（DHA）相反应，并与脱氢丙氨酸（DHA）相应。功能，包括组蛋白H3（小α-螺旋核蛋白），PANC（结核分枝杆菌泛肽合成酶）58，PSTS，PSTS（一种细菌磷酸蛋白）59和SSβG（ANαβ8TIM（ANαβ8）（triose-Phopphate Isomerase）链霉菌酶）60。在这种情况下，所有检查的蛋白质都在既定条件下都是有能力的糖基自由基受体，而所需的C-烷基糖基蛋白在整个板上都良好至优异的产量，无论其尺寸和折叠量如何。假定新形成的C-C键的立体化学假定与小分子糖基化相同（图4）。值得注意的是，组蛋白H3 – GlCNAC – ALA10产生了报告的表观遗传标记GlcNAC – SER10（参考文献61）的不可裂解的模仿。进入这种糖蛋白结合物可能会阐明这种翻译后修饰过程的生物学作用不足。在不同的硫糖基供体的反应中也观察到了类似的效率（EH3 – DHA9的转化率约为85％，H3 – DHA10的转化率约为80％，TEV H3 – DHA2的转化率约为55％，PANC – DHA44444444444444444和约为70％的PSSCSCROSSION和PSSSS-DHA57的转化率约为80％。在PSTS-GLCNAC-ALA57中检测到具有两个添加两个单位GlcNAC单位的次要产品中，大约有5％归因于赖氨酸残基的非特异性糖基化62（补充表9和补充图15）。类似于图1和图2中的示例。2b，4和5，可以在不损害蛋白质糖基化效率的情况下实施S-糖基中间体的原位形成的无纹状体激活。 从而体现了我们保护不含组的“帽和糖基化”方法的力量，从而使天然糖在翻译后直接用于糖基蛋白。